CN109709346A - 自动化细胞分析装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种自动化细胞分析装置，其包含相机、电动载台、处理器与储存装置。电动载台承载待测细胞样品。处理器令电动载台依序移动至预设轨迹上的多个位置，使相机拍摄对应于多个位置的多幅图片。储存装置储存多幅图片。处理器分析多幅图片中任两相邻的图片中重迭区域中的重复细胞个数，进而将多幅图片中细胞总数减去重复细胞个数以得出细胞计数结果。

Description

自动化细胞分析装置及其操作方法

技术领域

本发明是有关于一种装置与方法，且特别是有关于一种自动化细胞分析装置及其操作方法。

背景技术

血液样本透过萤光染色后，会先分离出所需的CTC细胞。自动化拍摄的过程中，由于玻片的面积以及拍摄视野(放大倍率、感光元件大小)的不同，要拍下全视野的血液样本影像，一般需要拍摄几十张不同位置的影像来组成。

然而，搭配电动机械载台多次移动玻片，会产生移动精度的问题，导致在计算相邻重迭区域细胞时有误差。现行技术以人工来辨识重迭区域哪些是重复的细胞，但此方式比较费时且准确度因人而异。

发明内容

本发明提出一种自动化细胞分析装置及其腹部声音监测装置，改善先前技术的问题。

在本发明的一实施例中，本发明所提出的自动化细胞分析装置，其包含相机、电动载台、处理器与储存装置。电动载台承载待测细胞样品。处理器令电动载台依序移动至预设轨迹上的多个位置，使相机拍摄对应于多个位置的多幅图片。储存装置储存多幅图片。处理器分析多幅图片中任两相邻的图片中重迭区域中的重复细胞个数，进而将多幅图片中细胞总数减去重复细胞个数以得出细胞计数结果。

在本发明的一实施例中，处理器将多幅图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞做匹配，处理器进而判断多幅图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞是否有至少一组匹配细胞对，其中该至少一组匹配细胞对中所有的匹配细胞对均符合同一斜率匹配或同一距离匹配中之至少一者。

在本发明的一实施例中，当多幅图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞中没有至少一组匹配细胞对时，处理器判断重复细胞个数为零。

在本发明的一实施例中，当多幅图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞中仅有唯一一组匹配细胞对时，处理器将唯一一组匹配细胞对中匹配细胞对的数目做为重复细胞个数。

在本发明的一实施例中，当多幅图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞有多组匹配细胞对时，处理器从多组匹配细胞对中选择具有最多匹配细胞对的一组匹配细胞对，处理器判断已选择的组匹配细胞对中是否具有多个一对多的匹配细胞对，若是，将多个对多的匹配细胞对型态相似度筛选，以筛选出均为一对一的匹配细胞对，处理器将已筛选过的组匹配细胞对中匹配细胞对的数目做为重复细胞个数。

在本发明的一实施例中，本发明所提出的自动化细胞分析装置的操作方法中，自动化细胞分析装置包含相机与电动载台，电动载台承载待测细胞样品，操作方法包含：令电动载台依序移动至预设轨迹上的多个位置，使相机拍摄对应于多个位置的多幅图片；分析多幅图片中任两相邻的图片中重迭区域中的重复细胞个数；以及将多幅图片中细胞总数减去重复细胞个数以得出细胞计数结果。

在本发明的一实施例中，操作方法更包含：将多幅图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞做匹配，进而判断多幅图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞是否有至少一组匹配细胞对，其中至少一组匹配细胞对中所有的匹配细胞对均符合同一斜率匹配或同一距离匹配中之至少一者。

在本发明的一实施例中，操作方法更包含：当多幅图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞中没有至少一组匹配细胞对时，判断重复细胞个数为零。

在本发明的一实施例中，操作方法更包含：当多幅图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞中仅有唯一一组匹配细胞对时，将唯一一组匹配细胞对中匹配细胞对的数目做为重复细胞个数。

在本发明的一实施例中，操作方法更包含：当多幅图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞有多组匹配细胞对时，从多组匹配细胞对中选择具有最多匹配细胞对的一组匹配细胞对；判断已选择的组匹配细胞对中是否具有多个一对多的匹配细胞对，若是，将多个对多的匹配细胞对型态相似度筛选，以筛选出均为一对一的匹配细胞对；以及将已筛选过的该组匹配细胞对中匹配细胞对的数目做为重复细胞个数。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。本发明的技术方案弥补了硬件移动精度的问题，且无需人工判读，省时且准确。

以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图说明如下：

图1是依照本发明一实施例的一种自动化细胞分析装置的方块图；以及

图2是依照本发明一实施例的两相邻的图片中重迭区域的示意图；

图3是依照本发明一实施例的两相邻的图片中各自重迭区域的示意图；以及

图4A、4B、4C是依照本发明一实施例的移动误差范围的示意图；以及

图5是依照本发明一实施例的一种自动化细胞分析装置的操作方法的流程图。

符号说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附符号的说明如下：

1～7：细胞

100：自动化细胞分析装置

110：相机

120：电动载台

130：处理器

140：储存装置

210、220：图片

230：重迭区域

310、320：重迭区域

400：移动误差范围

500：操作方法

S501-S511：步骤

A～G：细胞

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照附图及以下所述各种实施例，图中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。

于实施方式与权利要求中，涉及"连接"的描述，其可泛指一元件透过其他元件而间接耦合至另一元件，或是一元件无须透过其他元件而直接连结至另一元件。

于实施方式与权利要求中，涉及"连接"的描述，其可泛指一元件透过其他元件而间接与另一元件进行间接连结，或是一元件无须透过其他元件而实体连结至另一元件。

于实施方式与权利要求中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则"一"与"该"可泛指单一个或多个。

本文中所使用的"约"、"大约"或"大致"是用以修饰任何可些微变化的数量，但这种些微变化并不会改变其本质。于实施方式中若无特别说明，则代表以"约"、"大约"或"大致"所修饰的数值的误差范围一般是容许在百分之二十以内，较佳地是于百分之十以内，而更佳地则是于百分五之以内。

图1是依照本发明一实施例的一种自动化细胞分析装置100的方块图。如图1所示，自动化细胞分析装置100可包含相机110、电动载台120、处理器130与储存装置140。在架构上，处理器130电性连接相机110、电动载台120与储存装置140。举例而言，处理器130可为影像处理器、中央处理单元、微控制器、其他处理电路、或前述的组合，储存装置140可为硬碟、快闪存储器或其他储存媒介，相机110可为数位摄像机。

电动载台120可为显微镜***中放置玻片的装置，波片中具有待测细胞样品(如：血液样本)，并透过双轴的滚珠螺杆、线性滑轨、步进马达与处理器130的软体控制，波片可依设定的轨迹自动移至各个位置。由于相机110无法一次拍摄下整个血液样本经过显微镜放大后的影像，因此处理器130设定电动载台120的移动轨迹移动玻片的位置，拍下每个位置的图片，才能确保所有细胞都有被拍摄到。

由于电动载台120的移动会有误差(如：移动误差20μm)存在，且载台移动的精度(如：移动精度2.5μm)不稳定，而这些因素可能造成同一颗细胞在不同视野下被重复拍摄到，所以图片相邻区域的细胞都有可能是对应的重复细胞，造成最后计数结果的误差。

有鉴于此，请同时参照图1-2，图2是依照本发明一实施例的两相邻的图片210、220中重迭区域230的示意图。于自动化细胞分析装置100运作时，电动载台120承载待测细胞样品(如：波片中的血液样本)。处理器130令电动载台130依序移动至预设轨迹上的多个位置，使相机110拍摄对应于多个位置的多幅图片210、220。储存装置140储存多幅图片210、220。处理器130分析多幅图片210、220中任两相邻的图片210、220中重迭区域230中的重复细胞个数，进而将多幅图片210、220中细胞总数减去重复细胞个数以得出细胞计数结果。藉此弥补了电动载台120移动精度的问题，且无需人工判读，省时且准确。

应了解到，图2仅绘示两张图片210、220是为了简洁说明，实务上，为了实现全视野的自动化拍摄，熟悉本技术领域者当视电动载台120的移动行程(如：40x 60mm)及移动轨迹，来决定图片的数目。

为了对重复细胞个数的计算方式做进一步阐述，请同时参照图1-3，图3是依照本发明一实施例的两相邻的图片中各自重迭区域310、320的示意图。应了解到，图片210的重迭区域310与图片220的重迭区域320迭合后即为第2图中重迭区域230。实务上，重迭区域310、320的大小取决于电动载台120移动误差及移动精度。若电动载台120移动误差愈大与或移动精度愈低，重迭区域310、320愈大；反之，若电动载台120移动误差愈小与或移动精度愈高，重迭区域310、320愈小。***设定者可手动或处理器130可自动依据电动载台120移动误差及移动精度去设定重迭区域310、320的大小。

如图3所示，重迭区域310中具有细胞1～7，其绘示为白色，重迭区域320中具有细胞A～G，其绘示为黑色。应了解到，于本实施方式中白色细胞与黑色细胞，仅系便于说明各自重迭区域310、320的细胞，并不代表细胞实际的颜色。重迭区域310的细胞1～7如果要在自重迭区域320中查找彼此对应的重复细胞可能会有多组排列组合的情况，处理器130要把这些组合一一排查选出最可能是重迭细胞的那一组。

为了便于说明分析过程，请参照第4A、4B、4C图，图4A、4B、4C是依照本发明一实施例的移动误差范围400的示意图，移动误差范围400可为电动载台120移动误差的范围，上部的白色细胞在相邻重复区域的移动误差范围400内关联所有的黑色细胞，这些黑色细胞都有可能是白色的重复细胞。于图4A中，一个白色细胞对应移动误差范围400中一个黑色细胞，共一个细胞对。于图4B中，一个白色细胞对应移动误差范围400中两个黑色细胞，共两个细胞对。于第4C图中，两个白色细胞对应移动误差范围400中三个黑色细胞，共六个细胞对。

回到图3，处理器130查找重迭区域310中每一白色细胞1～7对应其动误差范围400中黑色细胞，总结果：细胞对1A(即，细胞1对应到细胞A，以下以此类推)、细胞对1B、细胞对2A、细胞对2B，细胞对3C、细胞对3D、细胞对4D、细胞对4E、细胞对4F、细胞对5D、细胞对5E、细胞对5F、细胞对6E、细胞对6F、细胞对6G、细胞对7G。

接下来，处理器130把筛选出来的总结果分组，统计出所有相邻细胞中心点在平面坐标系中的对应关系，如：倾斜度＝(y2-y1)/(x2-x1)±p和距离＝(√[(x1-x2)^2+(y1-y2)^2]±q)，其中x1,y1为细胞对中白色细胞的座标值，x2,y2为细胞对中黑色细胞的座标值，p为允许倾斜误差(如：0.02)，q为允许距离误差(如：20)。处理器130把这些数据优先倾斜度后距离的方案进行排序分组，拆分出来的队列如下：

第一组：匹配细胞对1A、匹配细胞对2B、匹配细胞对3D、匹配细胞对4E、匹配细胞对4F、匹配细胞对5E、匹配细胞对5F、匹配细胞对6G。

第二组：匹配细胞对2A、匹配细胞对4D、匹配细胞对5D、匹配细胞对7G。

第三组：匹配细胞对3C。

综上所述，处理器130将多幅图片210、220中任两相邻的图片210、220中各自的重迭区域310、320中的所有细胞做匹配，处理器130进而判断多幅图片210、220中任两相邻的图片210、220中各自的重迭区域310、320中的所有细胞是否有至少一组匹配细胞对，其中该至少一组匹配细胞对中所有的匹配细胞对均符合同一斜率匹配或同一距离匹配中之至少一者。举例而言，第一组中的匹配细胞对1A、2B、3D、4E、4F、5E、5F、6G均符合同一第一斜率匹配，第二组中的匹配细胞对2A、4D、5D、7G均符合同一第二斜率匹配，第三组中的匹配细胞对3C符合第三斜率匹配，其中第一、第二、第三斜率户不相同。

接下来，当多幅图片210、220中任两相邻的图片210、220中各自的重迭区域310、320中的所有细胞有多组匹配细胞对(如：上述第一、第二、第三组)时，处理器130从多组匹配细胞对中选择具有最多匹配细胞对的一组匹配细胞对。举例而言，处理器130将第一组做为已选择的该组匹配细胞对(即，最优队列)，因为相同倾斜度的数量最多。正常情况下重复细胞的队列是最多的那组。

最终选择的队列可能会出现多组数量一样的，或者队列内部同一个细胞有多个重复细胞的情况。针对这种情况处理器130加入形态组合判定，进一步筛选结果。具体而言，处理器130判断已选择的该组匹配细胞对中是否具有多个一对多的匹配细胞对(如：4E、4F、5E、5F)，若是，将多个对多的匹配细胞对型态相似度筛选，以筛选出均为一对一的匹配细胞对，处理器130将已筛选过的该组匹配细胞对中匹配细胞对的数目做为重复细胞个数。

举例而言，第一组：1A、2B、3D、4E、4F、5E、5F、6G上述队列中，细胞4和5因为靠太近分别对应了2组细胞E和F，分别求出各组对应细胞的形态判定系数，筛选出最接近的那一组为4E和5F。处理器130将已筛选过的该组匹配细胞对为1A、2B、3D、4E、5F、6G，重复细胞个数为六个。

在本发明的一实施例中，细胞之间型态相似度筛选所采用的形态判定系数可为圆度判断系数、直径比系数、图像的偏心率和惯性率之间的关系、当前细胞和对应重复细胞的平均亮度比值、当前细胞的大小(像素个数)和对应重复细胞的比值…等。若两细胞的形态判定系数的差距愈小，两细胞型态相似度愈高；反之，若两细胞的形态判定系数的差距愈大，两细胞型态相似度愈低。

另一方面，若多幅图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞中没有至少一组匹配细胞对时，处理器130判断重复细胞个数为零。或者，若多幅图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞中仅有唯一一组匹配细胞对时，处理器130将唯一一组匹配细胞对中匹配细胞对的数目做为重复细胞个数。

为了对自动化细胞分析装置100的操作方法做更进一步的阐述，请同时参照图1～5，图5是依照本发明一实施例的一种自动化细胞分析装置100的操作方法500的流程图。应了解到，操作方法500为一种透过自动化细胞分析装置100的体外细胞计数方式，并非人类或动物的诊断、治疗或外科手术方法。如图5所示，操作方法500包含步骤S501？S511(应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)。

于步骤S501，相机110开始拍摄。于步骤S502，令电动载台120依序移动至预设轨迹上的多个位置，使相机110拍摄对应于多个位置的多幅图片210、220。于步骤S503，储存装置140储存多幅图片210、220。于步骤S504，于图片210、220中圈选出全部细胞并纪录细胞属性。

于步骤S505，将多幅图片210、220中任两相邻的图片210、220中各自的重迭区域310、320中的所有细胞1～7与A～G做匹配。于步骤S506，判断多幅图片210、220中任两相邻的图片210、220中各自的重迭区域310、320中的所有细胞是否有至少一组匹配细胞对，其中该至少一组匹配细胞对中所有的匹配细胞对均符合同一斜率匹配或同一距离匹配中之至少一者(即，条件)。

当多幅图片210、220中任两相邻的图片210、220中各自的重迭区域310、320中的所有细胞1～7与A～G中没有至少一组匹配细胞对(即，0组)时，于步骤S510，判断重复细胞个数为零。

当多幅图片210、220中任两相邻的图片210、220中各自的重迭区域310、320中的所有细胞1～7与A～G中仅有唯一一组匹配细胞对(即，1组)时，于步骤S510，将唯一一组匹配细胞对中匹配细胞对的数目做为重复细胞个数。

当多幅图片210、220中任两相邻的图片210、220中各自的重迭区域310、320中的所有细胞1～7与A～G有多组匹配细胞对时，于步骤S507，从多组匹配细胞对中选择具有最多匹配细胞对的一组匹配细胞对。

于步骤S508，判断是否已选择的多组匹配细胞对(如：最多匹配细胞对的数量均相同)或已选择的一组匹配细胞对中是否具有多个一对多的匹配细胞对。若是，于步骤S509，将已选择的多组或一组中多个对多的匹配细胞对型态相似度筛选，以筛选出均为一对一的匹配细胞对。若有多组，再选择一对一的匹配细胞对数目最多的一组。于步骤S510，将已筛选过的该组匹配细胞对中匹配细胞对的数目做为重复细胞个数。

于步骤S511，将多幅图片210、220中细胞总数减去重复细胞个数以得出细胞计数结果。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。本发明的技术方案弥补了硬件移动精度的问题，且无需人工判读，省时且准确。

虽然本发明已以实施方式揭示露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术领域者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当由权利要求书权利要求所界定为准。

Claims (10)

1.一种自动化细胞分析装置，包含：

一相机；

一电动载台，承载一待测细胞样品；

一处理器，令该电动载台依序移动至一预设轨迹上的多个位置，使该相机拍摄对应于该些位置的多幅图片；以及

一储存装置，储存该些图片，

其中该处理器分析该些图片中任两相邻的图片中重迭区域中的一重复细胞个数，进而将该些图片中细胞总数减去该重复细胞个数以得出一细胞计数结果。

2.如权利要求1所述的自动化细胞分析装置，其特征在于，该处理器将该些图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞做匹配，该处理器进而判断该些图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞是否有至少一组匹配细胞对，其中该至少一组匹配细胞对中所有的匹配细胞对均符合同一斜率匹配或同一距离匹配中之至少一者。

3.如权利要求2所述的自动化细胞分析装置，其特征在于，当该些图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞中没有该至少一组匹配细胞对时，该处理器判断该重复细胞个数为零。

4.如权利要求2所述的自动化细胞分析装置，其特征在于，当该些图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞中仅有唯一一组匹配细胞对时，该处理器将该唯一一组匹配细胞对中匹配细胞对的数目做为该重复细胞个数。

5.如权利要求2所述的自动化细胞分析装置，其特征在于，当该些图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞有该些组匹配细胞对时，该处理器从该些组匹配细胞对中选择具有最多匹配细胞对的一组匹配细胞对，该处理器判断已选择的该组匹配细胞对中是否具有多个一对多的匹配细胞对，若是，将该些对多的匹配细胞对型态相似度筛选，以筛选出均为一对一的匹配细胞对，该处理器将已筛选过的该组匹配细胞对中匹配细胞对的数目做为该重复细胞个数。

6.一种自动化细胞分析装置的操作方法，该自动化细胞分析装置包含一相机与一电动载台，该电动载台承载一待测细胞样品，该操作方法包含：

令该电动载台依序移动至一预设轨迹上的多个位置，使该相机拍摄对应于该些位置的多幅图片；

分析该些图片中任两相邻的图片中重迭区域中的一重复细胞个数；以及

将该些图片中细胞总数减去该重复细胞个数以得出一细胞计数结果。

7.如权利要求6所述的操作方法，其特征在于，还包含：

将该些图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞做匹配，该处理器进而判断该些图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞是否有至少一组匹配细胞对，其中该至少一组匹配细胞对中所有的匹配细胞对均符合同一斜率匹配或同一距离匹配中之至少一者。

8.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，还包含：

当该些图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞中没有该至少一组匹配细胞对时，判断该重复细胞个数为零。

9.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，还包含：

当该些图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞中仅有唯一一组匹配细胞对时，将该唯一一组匹配细胞对中匹配细胞对的数目做为该重复细胞个数。

10.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，还包含：

当该些图片中任两相邻的图片中各自的重迭区域中的所有细胞有该些组匹配细胞对时，从该些组匹配细胞对中选择具有最多匹配细胞对的一组匹配细胞对；

判断已选择的该组匹配细胞对中是否具有多个一对多的匹配细胞对，若是，将该些对多的匹配细胞对型态相似度筛选，以筛选出均为一对一的匹配细胞对；以及

将已筛选过的该组匹配细胞对中匹配细胞对的数目做为该重复细胞个数。